Глава 14. Расчет вантовых мостов

14.1 Общие положения

Вантовый мост представляет собой комбинированную систему, состоящую из одно- или многопролетной балки или фермы, поддерживаемой канатами. В вантовых системах применяются прямолинейные гибкие канаты - ванты, которые могут иметь радиальное, веерное и (или) параллельное расположение в одной или двух плоскостях.

Вантовые мосты бывают с одним или двумя пилонами (вертикальными или наклонными) в виде А-образных, П-образных или другого типа рам или отдельных стоек.

Достоинствами вантовых систем являются:

1. рациональное использование высокопрочных сталей в растянутых элементах;

2. возможность перекрытия больших пролетов (до 1 км);

3. экономичность (сравнительно низкая стоимость 1 пог.м конструкции);

4. возможность навесной сборки (без устройства подмостей или временных опор);

5. высокие архитектурные качества.

Основной недостаток: пониженная (по сравнению с другими системами) вертикальная и горизонтальная жесткость.

14.2 Состав задания

Для предложенной расчетной схемы вантового моста необходимо:

1. установить степень статической неопределимости;

2. выбрать основную систему;

3. построить эпюры и от лишних неизвестных;

4. построить эпюры и от вертикальной силы в указанных позициях (позиции показаны на схемах треугольниками);

5. изобразить модели линий влияния усилий в отмеченных штрихами сечениях.

14.3 Определение степени статической неопределимости, выбор основной системы и неизвестных

Удобно и просто определить степень статической неопределимости вантовой системы , представив себе последовательность ее сборки постепенным включением в работу вант с параллельным подсчетом появляющихся лишних неизвестных.

Определим степень статической неопределимости вантового моста, представленного на рис. 14.1, г. В состав моста входит двухпролетная неразрезная балка (балка жесткости, рис. 14.1, а), имеющая степень статической неопределимости . Установка пилона и ванты (рис. 14.1, б) не изменит, степени статической неопределимости, а закрепление ванты (рис. 14.1, в) увеличит ее на 1. Аналогично подвеска ванты не изменяет степени статической неопределимости, в то время как последующее закрепление ванты увеличивает еще на 1. Таким образом, степень статической неопределимости всей вантовой системы (рис. 14.1, г) равна 3.

Вантовая система, представленная на рис.1, д, имеет степень статической неопределимости , которая складывается из степени статической неопределимости двухпролетной неразрезной балки жесткости и четырех вант, соединенных с балкой при помощи пилона . Следует отметить, что в данном варианте пилон имеет не шарнирное, а жесткое опирание (узел - заделка) и, следовательно, ка­ждая ванта, прикрепленная к пилону, увеличивает степень статической неопределимости на 1.

Выбор основной системы по методу сил. Наиболее рациональной основной системой по методу сил является система, полученная из заданной путем врезания промежуточных шарниров в балку жесткости и при необходимости дополнительного разрезания отдельных вант. В качестве неизвестных ( и т.д.) при таком выборе основной системы выступают изгибающие моменты в балке жесткости и, если разрезаны ванты, то и усилия в них.

Так, для вантового моста (рис 14.2), имеющего , наиболее рациональная основная система представлена на рис. 14.3. Следует помнить, что основная система должна быть не только статически определимой, но и геометрически неизменяемой. Поэтому, например, для указанной схемы моста (см. рис. 14.2) нельзя выбрать основную систему, у которой одновременно были бы врезаны шарниры в балку жесткости в сечениях , и , так как в этом случае система превратилась бы в изменяемую.